cap.8 geologia aplicada a fallas geológicas

Curso: GEOLOGÍA APLICADA

CAPITULO VIII: GEOLOGÍA APLICADA A FALLAS GEOLÓGICAS Y REPARACIÓN DE FALLAS

Docente: Ing. Hernan Fernandez G

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFacultad de INGENIERÍA

Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA

Capítulo VIII: GEOLOGÍA APLICADA A FALLAS GEOLÓGICAS Y REPARACIÓN DE FALLAS

– Definición

– Características geométricas, descripción y clasificación

– Rocas de falla

– Sistemas de cabalgamientos

– Foliaciones. Descripción y clasificación



El estado mecánico de las rocas es una ciencia que estudia las acciones de las fuerzas producidas por fenómenos naturales o impuestos por el hombre, las

cuales se traducen a una deformación por procesos estructurales (fallas y Plegamientos) o por el peso de las mismas rocas.

La tectónica estudia las deformaciones de las rocas y las estructuras resultantes de dichas deformaciones, producidaspor las fuerzas internas que actúan en la Tierra y, en ocasiones, por la acción de la fuerza de la gravedad.



Fuerzas y Tensiones

Deformación (strain) de rocas• Cambios en forma y/o volumen de la roca

• Causado por estrés (stress)

– Estrés = fuerza x área = lbs/in2 = kg/cm2

– Depende de la dirección que venga la fuerza

• Producida por tres tipos de fuerzas

– Compresión

– Tensión

– Raspe (shear)



Fuerza: Compresión

• Producido por fuerzas convergentes

• Causa reducción en la dirección que se aplica la fuerza

• La reducción se manifiesta en rotura (fallas, “faults”) o dobleces (pliegues, “folding”)



Fuerza: Tensión

• Fuerzas divergentes

• Produce extensión separando las rocas

• Extensión se manifiesta con fallas normales



Fuerza: Raspe (Shear)

• Fuerzas paralelas en direcciones opuestas

• Producen fallas transformantes



Consecuencias del movimiento de las placasRespuesta de los materiales ante los esfuerzosEstratos con buzamiento

horizontal o subhorizontal

Estratos con buzamiento oblicuo acusado



Consecuencias del movimiento de las placas

Respuesta de los materiales ante los esfuerzos

Tipos de relaciones esfuerzo-deformación

Si el esfuerzo cesa, cesa la deformación y el objeto

recupera su forma inicial El objeto modifica su forma permanentemente ante un

esfuerzo determinado

Si el esfuerzo aumenta de magnitud, el objeto se fractura

Deformación elástica

Deformación plástica

Deformación rígida (por rotura)

En general, todos los objetos sólidos se fracturan para niveles determinados de

esfuerzo (límite de rotura)



Deformación de las rocas

Deformación dúctil

Deformación frágil



Consecuencias del movimiento de las placasRespuesta de los materiales ante los esfuerzos

Cambios en el comportamiento de las rocas

Bajo determinadas condiciones de presión y temperatura, en el interior de la litosfera, las rocas pueden tener comportamientos plásticos o rígidos

De ahí que muchas rocas distribuidas en estratos aparezcan en superficie, a nuestra vista, ya

plegadas o fracturadas



Al deformarse, los estratos de las rocas sedimentarias (las únicas que

presentan estratos) pierden su horizontalidad inicial

A estos estratos se les aplica dos medidas para determinar su posición

Buzamiento: el ángulo que ese estrato forma con una horizontal

teórica

Dirección o rumbo: el ángulo que tiene ese estrato con respecto al

norte magnético

Consecuencias del movimiento de las placasRespuesta de los materiales ante los esfuerzos

Dirección y buzamiento



Consecuencias del movimiento

de las placasRespuesta de los materiales ante

los esfuerzosDirección y

buzamiento en un mapa geológico

Estos estratos tienen un rumbo de 90º W

Esto es el eje de un antiforme o anticlinal

Estos estratos tienen un ángulo de buzamiento de 18º (“buzan 18º”)

Estos estratos tienen un ángulo de buzamiento de 45º (“buzan 18º”)

Estos estratos tienen un rumbo de 90º E



Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones plásticas. Pliegues

Elementos de un pliegue

Un pliegue es la respuesta plástica de la roca estratificada a esfuerzos de compresión

Los elementos de un pliegue sirven para su descripción y clasificación

Los flancos son los laterales del pliegue, a ambos lados de la charnela y

donde, si es posible, se mide el buzamiento

La charnela es la zona del pliegue de máxima curvaturaLa intersección del plano axial con la

charnela es el eje del pliegue

El plano axial divide al pliegue en dos mitades lo más simétricas posible

El núcleo es la zona más interna del pliegue, expuesta en superficie, a

veces, por la erosión



Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones plásticas.

PlieguesTipos de pliegues



Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones por rotura. Fracturas

Diaclasas

En las diaclasas no hay un desplazamiento neto de bloques Las grietas de desecación, formadas por retracción

de la arcilla (un sedimento), se manifiestan luego (m. a. después) en la roca sedimentaria

correspondiente




Fallas

En las fallas el desplazamiento de bloques es medible

?




Tipos de Fallas



Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones por rotura. FracturasAsociaciones o sistema de fallas

Los horsts son fallas normales escalonadas, de modo que el bloque central es el más

elevado

Los graben son fallas normales escalonadas, de modo que el bloque central es el más

hundido

Graben o fosa tectónica

Horst o pilar tectónico





Clasificación de las rocas de fallas en función de las tasas de

deformación y recuperación. Simplificada de Wise et al. (1984).

Metamorfismo• Es el proceso que produce cambios en la mineralogía, textura y en muchas

ocasiones a la composición química de una roca.

• Ocurre cuando una roca pre-existente, ígnea, sedimentaria o metamórfica, es sometida a condiciones físicas y químicas que son significativamente diferentes a aquellas en donde se formo.

• Básicamente cambios en temperatura y presión.



Metamorfismo• Situaciones donde ocurre metamorfismo

– Metamorfismo de contacto- ocurre por un alza en la temperatura.

– Metamorfismo por alteración hidrotermal-alteración química por fluidos calientes ricos en iones de hierro.

– Metamorfismo regional• ocurre durante la formación de montañas

(orogenia)• Produce una gran cantidad de roca metamórfica• Las rocas muestran zonas de metamorfismo de

contacto e hidrotermal.



El gradiente geotermal y como este varia en las zonas de subducción. Podemos ver como es deformado por la subducción de corteza oceánica fría y como el magma lo levanta.



Agentes de metamorfismo

• La presión y el esfuerzo (stress) diferencial

– Aumenta con la profundidad

– Presión confinada en zonas profundas aplica fuerzas en todas direcciones

– Las rocas también pueden estar sujetas a esfuerzo que son diferentes en diferentes direcciones.



Presión en el metamorfismo



Metamorfismo a lo largo de Fallas o Cataclasis

• Es caracterizado por la deformación de la roca sin influencia grande de efectos térmicos.

• Cataclasis se produce, cuando los esfuerzos deformadores sobrepasan la capacidad de la roca de deformarse plásticamente.



Metamorfismo a lo largo de fallas



Textura de Metamorfismo• La textura de metamorfismo se refiere al tamaño,

forma y arreglo de los minerales que componen la roca metamórfica.

• Foliaciones- cualquier arreglo linear de minerales o estructuras en la roca

– Ejemplo de foliación

• Alineación paralela de minerales alargados o laminados



Texturas de Metamorfismo

• Foliaciones

– Ejemplo de foliaciones

• Alineación paralela de minerales alargados o granos de la textura original

• Bandas de minerales

• Clivaje de pizarra que hace que la roca pueda ser partida en capas



Foliaciones como resultado de stress en una dirección



Texturas metamórficas• Texturas de las foliaciones

–Clivaje pizarroso

• En forma de superficies planas y bien cerca uno del otro permitiendo que la roca parta a lo largo de estas superficies

• Se puede desarrollar de diferentes formas dependiendo de las condiciones metamórficas y la roca original



Pizarra

• La pizarra tiene:

–Granos bien finos

–Clivaje excelente



Texturas metamórficas• Texturas de las foliaciones

• Clivaje de esquisto

–Minerales aplanados que no se pueden diferenciar uno del otro y que exhiben una estructura en capas

–A estas rocas se le conoce como esquistos



Esquistos de mica

• Estos esquistos de micas están compuestos casi en su totalidad por mica, (moscovita y biotita).

• Alto grado de metamorfismo



Texturas metamórficas

• Texturas de las foliaciones

–Néisica (gneiss)

• Ocurre en alto grado de metamorfismo, la migración de iones resulta en la segregación de los minerales

• Las rocas néisicas exhiben bandas



Gneis • Esta muestra nos enseña la textura típica de las rocas néisicas.

• Podemos ver que los cristales de biotita (negros) alargados están separados de los silicatos claros de una forma segregada.

• Alto grado de metamorfismo.



Texturas metamórficas• Otras texturas metamórficas

– Las rocas metamórficas que no son foliadas se les conoce como las “no-foliadas”• Se desarrollan en ambientes donde la deformación es

mínima

• Por lo general compuestas de minerales equidimensionales

– Textura porfidoblástica• Cuando cristales de gran tamaño se encuentran

rodeados de una matriz de minerales pequeños



Mármol• El mármol en una roca

metamórfica no foliada.

• Esta compuesta de cristales equidimensionales.

• El mármol es el resultado del metamorfismo de calizas.



Cuarcita• La cuarcita también es

una roca metamórfica no foliada.

• Esta compuesta de cristales equidimensionales.

• Se forma del metamorfismo de areniscas de cuarzo.



Esquistos de mica y

granate• Los cristales de granate

están rodeados de pequeños cristales de

mica en una textura porfiroblástica.

• Alto grado de metamorfismo



Pliegues

en

Cuarcitas

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS FACTORES CARACTERISTICOS PROBLEMAS GEOTECNICOS

Pliegues Superficie de gran continuidad Inestabilidad, filtraciones y tensiones

condicionados a la orientación



ESQUISTOS

REPLEGADOS

ESTRUCTURAS GEOLOGICAS FACTORES CARACTERISTICOS PROBLEMAS GEOTECNICOS

foliación, esquistosidad superficies poco continuas y cerradas Anisotropía en función de la orientación



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